Спосіб термомеханічної обробки дроту з дисперсійно-твердіючого елінварного сплаву

Спосіб термомеханічної обробки дроту дисперсійно-твердіючого елінварного сплаву, переважно типу 46НХВИТЮ, що включає загартування з 1150°±10°С, холодне деформування зі ступенями обтиску біля 70 % та відпускання, який відрізняється тим, що відпускання (старіння) дроту проводять при одночасному впливі на дріт температури 650°С та пружних напружень, переважно, 50 МПа протягом 30 хвилин. (19) (21) u200909412 (22) 14.09.2009 (24) 10.03.2010 (46) 10.03.2010, Бюл.№ 5, 2010 р. (72) КУЧМА СВІТЛАНА МИКОЛАЇВНА, СТАРОДУБОВ СЕРГІЙ ЮРІЙОВИЧ, МОЩЕНОК ВАСИЛЬ ІВАНОВИЧ, АКСЬОНОВА СВІТЛАНА ІЗРАІЛІВНА (73) ДОНБАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 3 цях зерен вихідної деформованої матриці спостерігались невеликі ділянки коміркового розпаду з утворенням γ` - фази. Аналіз структури сплаву показав, що оптимальні властивості сплаву забезпечуються при температурі відпускання 600°С, якій відповідають початкові стадії безперервного розпаду твердого розчину з незначною часткою переривчастого розпаду по границях вихідних зерен та пов'язані з ним значні пружні напруги. Переривчастий розпад твердого розчину був загальмований внаслідок наявності в сплаві таких легуючих елементів, як реній та вольфрам. Переважним орієнтуванням текстури деформації в дроті сплаву типу 46НХВИТЮ було орієнтування . При підвищенні температури відпускання відбувався ріст колоній комірчастого розпаду в дільницях матриці зі значним локальним переорієнтуванням, тобто ефекти, пов'язані з початковими стадіями безперервного розпаду в матриці з утворенням тонкодисперсної фази Лавеса типу Fe2W та присутністю значних когерентних мікро напружень, внаслідок різниці параметрів решітки та матриці. Відпуск при температурі 750°С призводив до інтенсивного переривчастого розпаду основної маси твердого розчину. При цьому в матриці відбувався перерозподіл дислокацій, утворення блокової структури, характерне для полігонізації. Крім того, в матриці були видимі частки фази Лавеса типу (Fe, Cr)2W з гексагональною решіткою. Крім розпаду за гетерогенним механізмом з виділенням γ` - фази на границях вихідних зерен в матриці відбувався розпад за безперервним механізмом з виділенням тонко дисперсної фази Лавеса типу (Fe, Cr)2W. В основу корисної моделі покладено задачу вдосконалення способу термомеханічної обробки дроту з елінварного сплаву переважно типу 46НХВИТЮ, в якому за рахунок введення в технологічний процес термомеханічної обробки, яка включає відпускання (старіння) дроту сплаву 46НХВИТЮ при одночасній дії температури та навантаження, яке створює напруження 50 МПа, забезпечується більш високий рівень фізикомеханічних властивостей (підвищена міцність та пластичні характеристики) і елінварних властивостей (добротність понад 40 000 одиниць, темпера-6о -1 турний коефіцієнт частоти в межах ±2×10 С ). Величина навантаження обиралася експериментально з урахуванням того, що опір сплаву деформації повинен бути мінімальним та не перевищувати 0,5...0,7 від межі плинності σв при даній температурі відпускання [Пастухова Ж.П. Динамическое старение сплавов /Ж.П. Пастухова, А.Г. Рахштадт, Ю.А. Каплун. - М.: Металлургия, 1985. 223с.]. Поставлена задача досягається тим, що в способі термомеханічної обробки дроту з елінварного сплаву переважно типу 46НХВИТЮ, що включає загартування, холодне деформування зі ступенями обтиску біля 70 % та відпускання, відпускання, згідно з корисною моделю, відпускання (старіння) проводять при одночасному впливі на дріт температури 650°С та пружних напружень 48195 4 переважно 50 МПа на протязі 30 хвилин, в результаті чого одержують високоякісний пруток з необхідним комплексом фізико-механічних та елінварних властивостей. В результаті використання корисної моделі, що заявляється, забезпечується одержання технічного результату, який полягає в скороченні часу проведення процесу термомеханічної обробки, забезпеченні підвищеної якості одержаних прутків та поліпшення і стабільності заданого комплексу фізико-механічних та елінварних властивостей, підвищення релаксаційної стійкості. В запропонованому способі при відпусканні (старінні) під навантаженням та одночасному впливі температури на дріт відбувається розпад пересиченого твердого розчину в полі пружних розтягуючих напружень, яке утворюється зовнішнім навантаженням. За наявними у заявника відомостями, сукупність суттєвих ознак, що характеризують сутність корисної моделі, яка заявляється, не відома з рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про її відповідність критерію «новизна». Спосіб термомеханічної обробки, що заявляється, може бути багаторазово використаний в металургії з одержанням очікуваного технічного результату, що дозволяє зробити висновок про відповідність корисної моделі критерію «промислова придатність». Таким чином, запропонований спосіб термомеханічної обробки дроту з дисперсійно-твердіючого елінварного сплаву є технічним рішенням, яке відповідає всім умовам патентопридатності корисної моделі. В запропонованому способі відпускання дроту замінюється відпусканням (старінням) під навантаженням. Раніше відпускання (старіння) під навантаженням для дисперсійно-твердіючих елінварних сплавів з метою забезпечення високої добротності (понад 40 000 одиниць) та температурного коефіцієнту частоти в межах ±2×10-6С-1 не застосовувався Оскільки елінвар ний сплав типу 46НХВИТЮ є дисперсійно-твердіючим, то, як доведено відомими дослідженнями [Пастухова Ж.П. Динамическое старение сплавов /Ж.П. Пастухова, А.Г. Рахштадт, Ю.А. Каплун. - М.: Металлургия, 1985. - 223с.], відпускання (старіння) під навантаженням цього сплаву дозволяє суттєво поліпшити широкий комплекс його механічних властивостей. Пропонований спосіб термомеханічної обробки дроту з елінварного сплаву переважно типу 46НХВИТЮ здійснюється наступним чином. Термомеханічна обробка дроту з елінварного сплаву переважно типу 46НХВИТЮ включає відпускання (старіння) дроту, яке проводять при одночасному впливі на неї температури переважно 650°С та пружних напружень, переважно 50 МПа на протязі 30 хвилин. В результаті термомеханічної обробки дроту одержують високодобротний пруток зі стабільним температурним коефіцієнтом частоти. Приклад здійснення пропонованого способу термомеханічної обробки дроту з дисперсійнотвердіючого елінварного сплаву типу 46НХВИТЮ. Елінварний сплав типу 46НХВИТЮ містить нікель (Ni) 45,6-46,6 %; хром (Сr) 2,7-3,3 %; титан (Ті) 2,73,3 %; алюміній (Аl) 0,6-1,1 %; вольфрам (W) 2,0 5 48195 3,0 %; реній (Re) 0,2-0,45 %. Для забезпечення необхідного комплексу фізичних і елінварних властивостей прутків, які використовуються в якості напівфабрикатів для виготовлення пружних елементів канальної апаратури телефонного зв'язку дріт піддають відпусканню (старінню) під навантаженням на термоволочільній установці при температурі 650°С з прикладенням навантаження 50 МПа з витримкою в часі на протязі 30 хвилин. Такий спосіб термомеханічної обробки дроту з дисперсійно-твердіючого сплаву типу 46НХВИТЮ підвищує якість матеріалу та скорочує його витрати. Оптимальним режимом термомеханічної обробки є: загартування з 1150±10С°, холодне деформування (з високими ступенями обтиску), відпускання (старіння) під навантаженням 50 МПа при температурі 650°С з витримкою в часі 30 хвилин. Це призводить до суттєвого підвищення характеристик міцності та пластичності. Така зміна властивостей пов'язана зі зміною морфології та структурними перетвореннями. Відпускання (старіння) під навантаженням 50 МПа при температурі 650°С призводить до повного зняття деформаційних дефектів та подальшого розвитку гомогенного γ-γ` перетворення. Результати випробувань зразків прутків, підданих термомеханічній обробці за прототипом та пропонованому способу наведені в таблиці. Як видно з таблиці, пропонований спосіб термомеханічної обробки з використанням відпускання (старіння) під навантаженням в результаті поєднання в одному процесі дії механічного напруження та 6 температури дозволяє забезпечити в прутках з оброблюваного дисперсійно-твердіючого елінварного сплаву типу 46НХВИТЮ комплекс необхідних фізико-механічних та елінварних властивостей. Порівняння даних про температурний коефіцієнт частоти, отриманих на дроті та на прутках, підданих термомеханічній обробці з використанням відпускання (старіння) під навантаженням, дозволяє зробити висновок, що така термомеханічна обробка забезпечує стабільність температурного коефіцієнту частоти та знижує його чуттєвість до температури старіння. При всіх досліджених режимах відпускання (старіння) під навантаженням добротність має значення понад 25 000 одиниць. З підвищенням температури старіння (відпускання) під навантаженням понад 700°С спостерігається зниження добротності. Одначе зазначене зниження не досягає значень нижчих необхідного рівня 25000 одиниць Поліпшення зазначеного комплексу властивостей, який вимагається від напівфабрикатів для виготовлення пружних елементів канальної апаратури телефонного зв'язку внаслідок використання відпускання (старіння) під навантаженням обумовлює, відповідно, і збільшення їх надійності. Крім впливу на підвищення надійності та інших якісних показників деталей приладобудування, відпускання (старіння) під навантаженням дозволяє підвищити їх релаксаційну стійкість та розмірну стабільність, що дуже важливо при настроюванні пружних елементів канальної апаратури телефонного зв'язку. Таблиця Результати експериментального дослідження зразків дроту з елінварного сплаву 46НХВИТЮ Спосіб відомий пропонований Добротність, Q Режим термообробки Загартування від 1150°±10°С; холодне деформування ε=70 %; відпускання при температурі 600°С протягом 1,5 годин Загартування від 1150°±10°С; холодне деформування ε=70 %; відпускання протягом 30 хвилин під навантаженням 50МПа при температурі: 500°С 550°С 600°С 650°С 700°С За даною корисною моделлю проведено дослідження, які показали перспективність такої термомеханічної обробки дроту з дисперсійнотвердіючих елінварних сплавів для одержання високої добротності (понад 40 000 одиниць) та близького до нуля значення температурного коефіцієнту частоти в отримуваних прутках та підтвердили одержання очікуваного технічного результату та позитивного ефекту. Використання пропонованої термомеханічної обробки дроту з дисперсійно-твердіючого елінвар Ткч ×10-6оС-1 -60...+20°С +20...+85°С 32 000 -2,8 +3,0 42 000 +4,1 -4,0 48 000 52 000 56 000 52 000 -2,5 0 -1,0 +2,0 -6,0 -4,1 -2,5 -3,2 ного сплаву з використанням відпускання (старіння) під навантаженням, дозволяє забезпечити потрібний комплекс фізико-механічних та елінварних властивостей в прутках, використовуваних в якості напівфабрикатів для виготовлення деталей приладобудування та радіоелектронної промисловості, наприклад, для виготовлення термопружних елементів канальної апаратури телефонного зв'язку. 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 48195 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601